CN116717393A - 一种发动机缸孔密封结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种发动机缸孔密封结构，涉及发动机零部件技术领域；其包括可形变的封火圈，所述封火圈设置于机体的燃烧室外围，且所述燃烧室位于封火圈中部；所述封火圈端壁开设有环状缺口，所述环状缺口沿封火圈周向开设，所述机体和缸盖相互朝向处的侧壁分别开设有供封火圈插设的密封槽，所述密封槽内壁设置有抵紧面，所述抵紧面用于与封火圈端壁相抵时挤压所述封火圈端壁；本申请用于解决发动机缸孔处的漏气问题，实现发动机缸孔处的有效密封。

Description

一种发动机缸孔密封结构

技术领域

本申请涉及发动机零部件技术领域，尤其是涉及一种发动机缸孔密封结构。

背景技术

发动机缸孔密封结构是指位于机体与缸盖之间用来密封燃烧室燃气的结构。

传统密封结构一般包括环状的垫片以及若干个螺栓，垫片位于机体弧缸盖之间，螺栓连接于缸盖上，且螺栓穿过缸盖并螺纹连接于机体，实际使用时，通过将垫片放置于机体上表面，再将缸盖盖合于机体上，最后依靠缸盖螺栓的压紧力和垫片的材料抗变形能力来实现对机体与缸盖接缝处的有效密封。上述密封结构在设计时，需要求缸盖螺栓的压紧力达到燃烧室最大爆发压力的3.5倍以上，并且要求缸盖螺栓沿垫片周向均匀分布，且相邻螺栓的间距小，相应的所需安装的螺栓的数量多。

针对上述中的相关技术，发明人发现，燃烧室爆发力会随着发动机功率的增加而增加，如若发动机功率进一步增加，以使得缸盖螺栓的压紧力无法与对应增加的燃烧室爆发力相抗衡，缸盖对垫片的压紧力度减小，最终则会导致机体与缸盖之间的接缝处出现漏气现象，密封效果不佳，故有待改善。

发明内容

为了实现发动机机体与缸盖之间的有效可靠密封，本申请提供一种发动机缸孔密封结构。

本申请提供的一种发动机缸孔密封结构，采用如下的技术方案：

一种发动机缸孔密封结构，包括可形变的封火圈，所述封火圈设置于机体的燃烧室外围，且所述燃烧室位于封火圈中部；所述封火圈端壁开设有环状缺口，所述环状缺口沿封火圈周向开设，所述机体和缸盖相互朝向处的侧壁分别开设有供封火圈插设的密封槽，所述密封槽内壁设置有抵紧面，所述抵紧面用于在与封火圈端壁相抵时挤压所述封火圈端壁。

通过采用上述技术方案，将封火圈下端插入机体的密封槽内，再将缸盖盖合于机体上方，此时封火圈上端插入缸盖上的密封槽内，下压缸盖并通过螺栓将缸盖压紧于机体上；而在缸盖的下压过程中，密封槽内的抵紧面抵压封火圈端壁，封火圈端壁受挤压后形变，环状缺口为封火圈的形变提供让位，此时环状缺口将收缩，而由于力的作用是相互的，因此封火圈端部将向密封槽内壁施加反向压力，以加强封火圈与机体、封火圈与缸盖之间接触位置的抵接强度，最终封火圈、机体与缸盖三者的抵接位置将形成4条密封带，有效密封燃烧室内高温高压气体，弱化燃烧室内气体的爆发压力对密封性的影响，解决漏气问题，相应的，螺栓压紧力也可下调至最大爆发压力的2倍，相邻螺栓间距也可得以加长。

作为优选，所述封火圈端壁设置有用于与抵紧面相抵的导向斜面，所述封火圈靠近导向斜面处的宽度小于其远离导向斜面处的宽度。

通过采用上述技术方案，导向斜面的设置用于对封火圈的形变方向起到导向作用，以使得封火圈端部朝靠近环状缺口的方向弯曲，实现环状缺口的稳定收缩。

作为优选，所述密封槽的槽宽沿槽深方向逐渐减小，且所述密封槽槽口处的槽宽最大，所述封火圈宽度小于密封槽槽口处的槽宽、且大于密封槽槽底处的槽宽。

通过采用上述技术方案，由于密封槽槽宽沿槽深方向逐渐减小，因此，倾斜的密封槽内壁即为抵紧面，而在封火圈插入密封槽内部的过程中，由于封火圈宽度小于密封槽槽口处的槽宽，且大于密封槽槽底处的槽宽，因此封火圈内壁势必会受到来自密封圈内壁的抵压并收缩环状缺口，相应的，封火圈端部也将向密封槽内壁施加反向压力，以加强封火圈与机体、封火圈与缸盖之间接触位置的抵接强度。

作为优选，所述密封槽两内壁分别设置有第一筋条，所述抵紧面位于第一筋条上，所述密封槽靠近第一筋条处的槽宽小于所述密封槽槽口处的槽宽，所述封火圈宽度小于所述密封槽槽口处的槽宽，且大于密封槽靠近第一筋条处的槽宽。

通过采用上述技术方案，当封火圈插入密封槽内且与第一筋条相接触后，随着封火圈进一步深入密封槽内，第一筋条将抵压封火圈端壁以使得封火圈端部处的环状缺口收缩，相应的，封火圈端部也将向第一筋条施加方向压力，此时封火圈端壁将与第一筋条相抵紧，从而提高封火圈、机体以及缸盖三者之间接缝处的密封性。

作为优选，所述环状缺口内壁设置有第二筋条，所述第二筋条位于环状缺口底壁与侧壁的交界位置。

通过采用上述技术方案，第二筋条的设置一方面可以加强环状缺口底壁与侧壁交界位置的强度，以用于在封火圈端部弯曲形变时起到支撑作用，避免封火圈端部被折损，另一方面也能够增强封火圈端部向密封槽内壁施加的抵压力，以进一步优化封火圈与密封圈内壁之间的抵接强度和密封性。

作为优选，所述环状缺口内壁还设置有可形变的第三筋条，所述第三筋条位于环状缺口敞口处的内壁，所述第三筋条朝向环状缺口内部处的一端端壁开设有让位缺口。

通过采用上述技术方案，当封火圈端部受到密封槽内壁的抵压时，封火圈端部形变并使得环状缺口收缩，由于环状缺口收缩最明显的部位是环状缺口的敞口位置，因此，此时可形变的第三筋条将在其弹力作用下对封火圈端壁施加反向挤压力，进而加强封火圈端壁对密封槽内壁的挤压力，提高封火圈端壁与密封槽内壁的抵接紧密性。

作为优选，所述密封槽底壁开设有供第三筋条插设的对接槽。

通过采用上述技术方案，第三筋条的形变将使其背离让位缺口的一侧拱起并抵紧于对接槽内壁，从而使得封火圈与密封槽之间形成6条密封带，进一步优化密封效果。

作为优选，所述机体与缸盖之间还设置有封水圈，所述封水圈位于所述封火圈外围，所述封水圈抵接于机体与缸盖侧壁。

通过采用上述技术方案，封水圈的设置用于密封从发动机水道流出的冷却水，提高机体与缸盖接缝处的防水效果。

作为优选，所述封水圈朝向机体与缸盖处的侧壁分别设置有密封凸起，所述机体与缸盖侧壁开设有供密封凸起插设的固定槽。

通过采用上述技术方案，密封凸起和固定槽的设置增大了封水圈与机体，封水圈与缸盖连接处的密封性，以进一步优化机体与缸盖接缝处的阻水阻气效果。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

通过设置封水圈来阻挡从发动机水道上来的冷却水，通过设置封火圈来阻挡燃烧室内的高温高压气体，且本申请在封火圈上开设了环状缺口，且在机体和缸盖上均开设有截面为T形的密封槽，以用于供封火圈插设，当封火圈插入密封槽内时，密封槽内壁将抵压封火圈端壁，以使得封火圈端部形变弯折并收缩环状缺口，封火圈的形变部位将对密封槽内壁施加反向压力，以加强封火圈与机体、封火圈与缸盖之间接触位置的抵接强度，最终在封火圈、机体与缸盖三者的抵接位置形成4条密封带，有效密封燃烧室内高温高压气体，使得密封性不再受燃烧室爆发压力影响，有效解决漏气问题。

附图说明

图1是实施例1中用于体现发动机缸孔密封结构的剖视图。

图2是图1中A处结构的放大示意图。

图3是实施例2中用于体现发动机缸孔密封结构的剖视图。

图4是实施例3中用于体现发动机缸孔密封结构的剖视图。（环状缺口内的第二筋条、第三筋条）

图5是实施例4中用于体现封水圈结构的示意图。（密封凸起）

附图标记说明：1、机体；11、燃烧室；12、密封槽；121、抵紧面；122、第一筋条；123、对接槽；13、固定槽；2、缸盖；3、封火圈；31、环状缺口；311、第二筋条；312、第三筋条；3121、让位缺口；32、导向斜面；4、封水圈；41、密封凸起。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种发动机缸孔密封结构。该密封结构用于实现发动机机体1与气缸缸盖2之间的密封连接。

实施例1

参照图1和图2，发动机缸孔密封结构包括环状的封火圈3和环状的封水圈4，封火圈3和封水圈4位于发动机机体1与气缸缸盖2之间。封火圈3和封水圈4同心设置，且封水圈4位于封火圈3外围。发动机机体1上的燃烧室11位于封火圈3中心，封火圈3用于阻挡燃烧室11内的高温高压气体，封水圈4用于阻挡从发动机水道流出的冷却水，封水圈4可以为橡胶材质，且封水圈4可固定粘接于机体1上表面。

参照图1和图2，封火圈3由可形变的材料制成，封火圈3上下表面分别开设有环状缺口31，环状缺口31沿封火圈3周向设置；机体1上表面以及缸盖2下表面均开设有环状的密封槽12，以用于供封火圈3插设。密封槽12槽宽沿槽深方向逐渐减小，且密封槽12槽口处的槽宽最大；密封槽12沿槽深方向的截面具体可以呈T形，或V形，或弧形。此外，封火圈3宽度小于密封槽12槽口处的槽宽、大于密封槽12槽底处的槽宽；密封槽12内壁形成倾斜的抵紧面121，封火圈3靠近环状缺口31处的端壁设置有用于与抵紧面121相抵的导向斜面32。

本申请实施例1公开的一种发动机缸孔密封结构的实施原理为：在安装时，先将封火圈3下端插入机体1的密封槽12内，接着将缸盖2上的密封槽12槽口对准封火圈3，并下压缸盖2，直至缸盖2下表面与机体1上表面相抵接后，通过螺栓贯穿缸盖2并螺纹连接于机体1，以实现缸盖2与机体1之间的固定连接；在缸盖2下压的过程中，密封槽12内壁将抵压封火圈3端壁，封火圈3端部将朝靠近环状缺口31的方向弯折，以收缩环状缺口31，此时封火圈3将向密封槽12内壁施加反向压力，实现封火圈3与密封槽12内壁之间的抵紧关系，最终在机体1和缸盖2之间形成4条密封带，优化机体1与缸盖2之间的密封效果，解决漏气问题。

实施例2

本申请实施例2与实施例1的区别在于：参照图3，密封槽12两内侧壁焊接有第一筋条122，第一筋条122以密封槽12中心对称设置，第一筋条122侧壁设置有用于与封火圈3端部相抵接的弧面，该弧面即为抵紧面121；密封槽12位于第一筋条122处的槽宽小于封火圈3端部处的宽度，以使得封火圈3在移动至第一筋条122处时，可以被第一筋条122抵压而收缩环状缺口31。此处需要说明的是：第一筋条122可以为两个，也可以为4个或2n个（其中n为正数）；本申请的密封槽12槽宽可以为如实施例1所述的槽宽逐渐减小的结构，也可以为槽宽沿槽深方向始终不变的结构。

本申请实施例2公开的一种发动机缸孔密封结构的工作原理为：在将缸盖2下压抵接于机体1上表面的过程中，封火圈3端部插入密封槽12内，且与第一筋条122相抵，由于密封槽12位于第一筋条122处的槽宽小于封火圈3端部处的宽度，因此第一筋条122将抵压封火圈3端部，以使得封火圈3端部受第一筋条122的挤压而弯曲形变，并收缩环状缺口31，实现封火圈3与密封槽12内壁的抵紧。

实施例3

本申请实施例3与实施例1的区别在于：参照图4，环状缺口31内壁焊接有第二筋条311，第二筋条311沿环状缺口31的环形方向设置；且第二筋条311位于环状缺口31底壁与内侧壁的交界位置。环状缺口31内壁还设设置有可形变的第三筋条312，第三筋条312沿环状缺口31的环形方向设置，第三筋条312位于环状缺口31的开口位置处的内壁，第三筋条312可焊接于环状缺口31开口处的内壁，也可直接卡接于环状缺口31内。第三筋条312朝向环状缺口31内部处的一端端壁开设有让位缺口3121，让位缺口3121沿第三筋条312长度方向设置；密封槽12底壁开设有供第三筋条312端部插设并抵接的对接槽123。

本申请实施例3公开的一种发动机缸孔密封结构的实施原理为：在将缸盖2下压抵接于机体1上表面的过程中，封火圈3端部分别插入密封槽12内，且受密封槽12内壁的抵压而朝靠近环状缺口31的方向弯曲，此时位于环状缺口31开口处的第三筋条312将受到封火圈3端壁的抵压而收缩让位缺口3121，并且，第三筋条312将向封火圈3施加发现压力，以加强封火圈3对密封槽12内壁的抵压力度；此外，第三筋条312的弯折将使其背离让位缺口3121处的一端拱起，而第三筋条312拱起的部位将插入对接槽123内并抵紧于对接槽123内，从而形成6个密封带，进一步加强了密封槽12内壁与封火圈3端壁之间的抵接强度和密封性。

实施例4

本申请实施例4与实施例1的区别在于：参照图5，封水圈4侧壁一体成型有多个密封凸起41，每一密封凸起41均沿封水圈4长度方向设置，机体1上表面和缸盖2上表面均开设有供密封凸起41插设的固定槽13，固定槽13槽宽可与密封凸起41的宽度相适配，以方便密封凸起41的插设；固定槽13槽宽也可小于密封凸起41的宽度，以便在密封凸起41插入固定槽13内部时，通过固定槽13内壁挤压密封凸起41，增大密封凸起41的形变，进一步优化密封凸起41与固定槽13内壁之间的密封性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机缸孔密封结构，其特征在于：包括可形变的封火圈(3)，所述封火圈(3)设置于机体(1)的燃烧室(11)外围；所述封火圈(3)端壁开设有环状缺口(31)，所述环状缺口(31)沿封火圈(3)周向开设，所述机体(1)和缸盖(2)相互朝向处的侧壁分别开设有供封火圈(3)插设的密封槽(12)，所述密封槽(12)内壁设置有抵紧面(121)，所述抵紧面(121)用于与封火圈(3)端壁相抵时挤压所述封火圈(3)端壁。

2.根据权利要求1所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述封火圈(3)端壁设置有用于与抵紧面(121)相抵的导向斜面(32)，所述封火圈(3)靠近导向斜面(32)处的宽度小于其远离导向斜面(32)处的宽度。

3.根据权利要求2所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述密封槽(12)的槽宽沿槽深方向逐渐减小，且所述密封槽(12)槽口处的槽宽最大，所述封火圈(3)宽度小于密封槽(12)槽口处的槽宽、且大于密封槽(12)槽底处的槽宽。

4.根据权利要求2所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述密封槽(12)两内壁分别设置有第一筋条(122)，所述抵紧面(121)位于第一筋条(122)上，所述密封槽(12)靠近第一筋条(122)处的槽宽小于所述密封槽(12)槽口处的槽宽，所述封火圈(3)宽度小于所述密封槽(12)槽口处的槽宽，且大于密封槽(12)靠近第一筋条(122)处的槽宽。

5.根据权利要求1所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述环状缺口(31)内壁设置有第二筋条(311)，所述第二筋条(311)位于环状缺口(31)底壁与侧壁的交界位置。

6.根据权利要求1所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述环状缺口(31)内壁还设置有可形变的第三筋条(312)，所述第三筋条(312)位于环状缺口(31)敞口处的内壁，所述第三筋条(312)朝向环状缺口(31)内部处的一端端壁开设有让位缺口(3121)。

7.根据权利要求6所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述密封槽(12)底壁开设有供第三筋条(312)插设的对接槽(123)。

8.根据权利要求1所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述机体(1)与缸盖(2)之间还设置有封水圈(4)，所述封水圈(4)位于所述封火圈(3)外围，所述封水圈(4)抵接于机体(1)与缸盖(2)侧壁。

9.根据权利要求8所述的发动机缸孔密封结构，其特征在于：所述封水圈(4)朝向机体(1)与缸盖(2)处的侧壁分别设置有密封凸起(41)，所述机体(1)与缸盖(2)侧壁开设有供密封凸起(41)插设的固定槽(13)。